自遗传密码于上世纪60年代被首次破译以来，我们的基因就像是一本一目了然的书。阅读和解码染色体上的这些线性字母串，就像是阅读小说里的句子，我们能够识别基因组中的基因，并了解基因密码的变化为何会影响我们的健康。这种生命的线性规则支配着从人类到细菌的所有生命形式。起初人们认为，遗传信息是单向流动的。具体来说，写在DNA里的基因是制造RNA分子的模板，接着，RNA分子会被进一步翻译成蛋白质。
但在20世纪70年代，生物学家发现，某些病毒中含有一类叫作逆转录酶的酶。逆转录酶可以将信息从RNA逆向转录到DNA中。一项新的研究表明，细菌内或许还存在着更神秘的过程。和病毒的逆转录酶不同，细菌逆转录酶不仅可以让信息逆向流动，还能创造出短暂存在的自由基因。当细菌被病毒感染时，这些基因又会被转录成RNA，并进一步翻译成保护性的蛋白质。
这也提出了另一种迷人的可能性：在我们人类的基因组之外，会不会同样存在着类似的自由基因。细菌和病毒之间的争斗由来已久。病毒一直试图将自己的DNA注入细菌基因组，而细菌则设计出了“狡猾”的方法来保护自己。虽然许多细菌防御机制仍然成谜，但它们也可以启发新的基因组编辑工具，比如著名的CRISPR。在细菌中，最常见的防御系统是切割或者降解进入的病毒DNA。
但在这项新研究中，科学家注意到的是一种奇怪的细菌防御系统——DRT2（防御相关逆转录酶2）系统。这一系统涉及到一段没有任何明确功能的RNA和一种逆转录酶。细菌究竟如何利用这种逆转录酶来保护自己的呢？为了了解这种奇特的防御机制如何发挥作用，研究人员重点探索了一种被称为肺炎克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）的细菌。团队首先设计了一种新技术来识别逆转录酶产生的DNA。
他们发现的DNA很长，但具有重复性，包含防御系统RNA分子中一个短序列的多个拷贝。RNA分子的这一部分可以折叠成一个环的形状，让两个相距较远的部分靠近，逆转录酶可以在这个环上反复“绕圈”，从而产生重复的DNA序列。这就好像，你打算复印一本书，但复印机却一遍又一遍地复印同一页纸。这种现象令人难以置信，研究人员最初认为实验可能出了问题，或者是酶出了错，导致生成了看起来没有意义的DNA。
但随着进一步探索，他们从怀疑变成了惊讶。形成的DNA分子其实是一个功能齐全的自由瞬时基因，被称为neo（无限开放读框），因为它缺少包含蛋白质结束信号的序列，因此理论上没有任何限制。这段基因编码的蛋白质是细菌的抗病毒防御系统的关键部分。病毒感染会触发被称为Neo蛋白质的产生，从而阻止病毒复制和感染邻近细胞。但是，科学家尚不清楚Neo蛋白质究竟是如何阻止感染细胞的生长的。
对蛋白质一部分的三维结构预测表明，它会形成一系列螺旋，破坏这些形状则会妨碍Neo的毒性作用。此外，病毒感染究竟如何启动Neo蛋白质的生成目前也还是一个谜。我们现在知道，至少在细菌中，可能还有其他指令没有保留在基因组中，而这些指令对细胞的存活同样至关重要。这项研究也提出了一种惊人的可能性：有一些基因或DNA序列并不在人类23条染色体中。
也许它们只会在特定环境、特定发育或遗传背景下出现，却提供了我们正常生理所依赖的关键编码信息。人类基因组中存在数千个逆转录酶基因，其中许多基因的功能尚不清楚。科学家认为，如果在更复杂的生物的细胞中发现类似的基因，一定是一项改变游戏规则的重大发现。实验室团队目前正利用新研究中的方法，寻找由逆转录酶产生的人类染色体外基因。它可能揭示出一些更有趣的生物学现象。
此外，虽然利用CRISPR编辑技术的基因疗法已进入了临床试验阶段，但CRISPR并不是完美的技术。将CRISPR与逆转录酶结合的新技术，能为基因组工程师提供了更强大的工具。细菌是逆转录酶的宝库，一旦了解了它们的工作原理，就可能成为新技术的起点。制造Neo的逆转录酶具有某些特性，让它有望成为实验室基因组编辑和新的基因疗法的更优选择。